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报告人：周广东 导 师: 邱晓燕 副教授 内 容 第一章 简 介 电介质材料是指电阻率大于 的材料，是相对于金属材料和半导体材料而区分的。 一、电介质材料的分类及应用 绝缘材料：电阻率很高，能承受很强的电场，不易被击穿。主要是高分子电介质和无碱玻璃。 电容器材料：主要是陶瓷材料，包括两种，一种是具有严格温度系数的高频稳定型陶瓷，一种是介电系数特别大的铁电陶瓷。 压电材料：是具有能使机械能和电能相互转换的材料。在实际应用中，主要的压电材料是压电陶瓷，广泛用于情感元件、电声器件等方面。 二、电介质的一般特性 第二章 薄膜的制备工艺 第三章 常规的薄膜性能表征方法 4、二次离子质谱SIMS 1、探针法 金刚石探针沿膜表面移动，而探针在垂直方向上的位移通过电信号可以被放大 倍并被记录下来。从膜的边缘可以直接通过探针针尖所检测的阶梯高度确定膜的厚度。 触针 基片 薄膜 优点：简单，测量直观； 缺点：（1）容易划伤较软的薄膜并引起测量误差； （2）对于表面粗糙的薄膜，并测量误差较大。 如果薄膜的面积A、密度ρ和质量m可以被精确测定的话，由公式 就可以计算出薄膜的厚度d。 缺点：它的精度依赖于薄膜的密度ρ以及面积A的测量精度。 2、称重法 3、光的干涉法 波长为λ的单色光入射到这两光学面时，只有当两表面间的距离d等于nλ/2的位置时，其透射光最强，出现亮条纹；在满足d等于（n+1/2)·λ/2位置处，其透射光最弱，出现暗条纹。相邻两亮（或暗）条纹的间距为L，在薄膜台阶处由于间距发生突变，条纹产生了位移△L，从而可测得薄膜的形状膜厚 为： 4、断面直接观察法 断面直接观察法是借助光学显微镜、扫描 电子显微镜和透射电子显微镜的测微标尺 在一定放大倍数下，直接测量镀膜的剖面 的形状膜厚的方法，故具有测量准确度高， 依据充分，判断直观等优点。 光学显微镜 ：0.5μm以上 扫描电子显微镜：0.05μm以上 透射电子显微镜：0.5nm至几微米 由于分辨率的限制，对薄膜厚度的测量要求不同。 扫描电子显微镜(SEM)的截面观测 需要制作可供SEM观察的截面样品 5、椭偏仪法 准直光源 起偏镜 ?波片 被测样品 检偏镜 光检测器 固定方位角C，调整方位角P、A，使可检测的光强度为0。 根据椭偏仪测得的P、A这两个参数，用计算机拟合求出薄膜的厚度和折射率。 原理：基于石英晶体片的固有振动频率随其质量的变化而变化的物理现象。 6、石英振荡器法 在薄膜沉积的过程中，沉积物质不断地沉积到基片的一个端面上，监测振荡频率随着沉积过程的变化，就可以知道相应物质的沉积质量或薄膜的沉积厚度。 由石英片固有频率的变化可以测量出沉积物的厚度 ：沉积物的厚度 ：沉积物的密度 ：石英片的密度 ：石英片固有振动频率 ：石英片的厚度 3.2 薄膜组分的表征方法 分析内容包括测定表面的元素组成，表 面元素的化学态及元素沿表面横向分布 和纵向深度分布等。 其中的多数方法都是基于原子在受到激 发以后内层电子排布会发生变化并发生 相应的能量转换过程的原理 （a）-基态电子的内层电子排布 （b）-K层电子空能级的形成 （c）-特征X射线的产生 （d）-俄歇电子的产生 1、原子内电子激发及相应的能量过程 空的K能级为一个外层电子比如M或L层的电子 所占据,并在电子跃迁的同时放出一个X射线 光子，此光子的能量可以由过程中能量的平 衡条件确定为： 式中 和 为跃迁前后电子能级的能量;λ为发射出的X射线的波长；c和h分别为真空中的光速和普朗克常数。 空的K能级也可能发生第二种情况：放出另一个外层 电子，如图（d）所示。这一能量转换过程被称之为 俄歇过程，相应放出的电子被称之为俄歇电子，它 的特征能量为： 其中 为放出的电子原来能级的能量。俄歇过程涉及了三个电子能级，测量激发过程中俄歇电子的能量和数量，就可以得知物质的组成，这就是俄歇电子能谱分析的基础。 2、俄歇电子能谱AES 上节我们讨论了构成俄歇电子能谱的基础，如图 （d）所示，是以电子束激发样品中元素的内层电 子，可以使得该元素发射出俄歇电子。 接受、分析这些电子的能量分布，达到分析 样品成分目的的仪器被称为俄歇电子能谱仪。 (auger electron spectroscopy) 它的优点是在靠近表面0.4—2nm范围内的化学分析灵敏度高，数据收集速度快，能探测周期表上He以后的所有元素。对于能量为50一2kev范围内的俄歇电子．深度分辨率约为1nm，横向分辨率则取决于入射